Hoe werkt bliksem?

[Jan van Ooijen]

Hoe werkt bliksem?

Veel mensen zijn bang voor bliksem. Dat is niet zo vreemd, want het is een van de meest gevaarlijke natuurverschijnselen op aarde. De temperatuur in een bliksem is hoger dan de temperatuur aan de oppervlakte van de zon, en er ontstaan schokgolven in alle richtingen. Water of een vochtig oppervlakte van de aarde absorbeert de warmte van zonlicht. Door deze warmte verdampt het water. De waterdamp komt in de lucht terecht.

De lucht die zich dicht bij de grond bevindt is warmer dan de lucht hogerop. Warme lucht is lichter dan koude lucht, en stijgt daarom op. Er ontstaat dan een sterke opwaartse stroming van vochtige, warme lucht. Als de warme lucht is opgestegen tot een hoogte van 3 tot wel 10 kilometer koelt de lucht snel af doordat de lucht in de omgeving veel kouder is. Daarbij ontstaan door condensatie weer waterdruppels, en vervolgens kleine ijsdeeltjes. De ijsdeeltjes worden groter en groeien uit tot hagelstenen.

Op deze hagelstenen vriezen meteen weer kleine waterdruppels vast. Dit gaat zo snel dat er kleine ijssplinters van de hagelstenen afspringen, die een positieve elektrische lading hebben. De hagelstenen worden hierdoor tegelijkertijd negatief geladen. Omdat de ijssplinters licht en klein zijn stijgen ze naar de bovenkant van de wolken, terwijl de grotere en zwaardere hagelstenen naar de onderkant van de wolk zakken. De sterke negatieve lading van de onderkant van de wolk stoot (net als bij magneten) de negatieve deeltjes in het aardoppervlak af, die daardoor dieper in de bodem afdalen. De bovenste laag van de aarde wordt hierdoor positief geladen.

Nu is dus de volgende situatie ontstaan:
*Kleine, positief geladen ijssplinters aan de bovenkant van een wolk.
*Grote, negatief geladen hagelstenen aan de onderkant van een wolk.
*De aarde daaronder, die in verhouding tot de onderkant van de wolk positief geladen is.



Wat gebeurd er tijdens de ontlading
De natuurwetten schrijven voor dat de positieve en negatieve ladingen elkaar proberen te neutraliseren, en wel door een stroom van de negatieve lading naar de positieve lading te maken. Zodra het spanningsverschil tussen de negatief geladen onderkant van de wolk en de positief geladen oppervlakte van de aarde groot genoeg is, begint de voorontlading. Dit is niet zichtbaar voor het menselijk oog. De voorontlading loopt van de wolk naar de aarde. Op de aarde ontstaat nu de zogenaamde vangontlading. Die loopt van de aarde omhoog naar de wolk. Zodra de voorontlading en de vangontlading elkaar raken, is er als het ware een kanaal gevormd waarlangs de hoofdlading kan overspringen. Dat is het moment waarop de echte bliksemflits ontstaat, die zichtbaar en hoorbaar is.



Wat gebeurt er na de ontlading?
Op het moment van de bliksemflits kun je het licht ervan tot in de wijde omgeving zien. De hoge temperatuur in de bliksemstraal zorgt ervoor dat de lucht in de directe omgeving van de bliksem als het ware explodeert. De explosie van lucht geeft licht af, en dat is het licht dat wij de bliksemflits noemen. Het geluid dat tegelijkertijd ontstaat is de donder. De schokgolf van geluid die zich vanuit de bliksem in de omgeving verspreid is zeer sterk. Er zijn gevallen bekend waar gebouwen schade opliepen door de schokgolf, niet door de inslag van de bliksem zelf.

Hoe ver weg is bliksem?
Het licht van een bliksem beweegt zich met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde. Als je dus op bijvoorbeeld 3 kilometer van een bliksem staat, dan doet het licht van die bliksem er 0.00001 seconde over om je te bereiken. Het geluid van de donder beweegt veel langzamer, namelijk iets meer dan 300 meter per seconde. Als je dus nog steeds op 3 kilometer van de bliksem staat, dan duurt het 9 seconden voordat het geluid bij je is. Door het verschil in de snelheid van het licht en de snelheid van het geluid kun je uitrekenen hoe ver de bliksem van je verwijderd is. Het licht is, ongeacht hoe ver je van de bliksem staat, vrijwel direct bij de waarnemer. Het geluid doet over elke kilometer ongeveer drie seconden.

Begin dus langzaam te tellen (gebruik eventueel de secondewijzer van een horloge) op het moment dat je de flits ziet. Stel vast hoeveel seconden het duurt voor je de donder hoort. Deel dit door 3, en dan weet je hoeveel kilometer de bliksem van je verwijderd is. Het geluid van de donder kan heel ver komen, maar daarbij gaan de hogere tonen, die mensen kunnen horen, het eerst verloren. De lage tonen komen het verste. Veel dieren kunnen die wel horen, en daarom reageren ze al ruim voor de mens op het geluid van een naderend onweer. Ze worden onrustig en weten uit ervaring dat ze vast een schuilplaats moeten gaan zoeken.

Bron Overstappen

[Pascal Soomers]

Mooi stukje tekst. De meteorologen weten dit wel, maar voor de gewone burger is dit een heel informatieve uitleg van hoe de bliksem nu eigenlijk werkt.

[Oxize]

Upward Lightning filmed at 7,207 images per second